GPIO驱动

图 2 字符设备管理数组
这嵌先进的 ARM920T微处理器核 。 S3C2410
的 GP IO 因其数据只能按顺序访问而被列为 L inux字
符设备 。该设备的 file_operations结构定义如下 :
struct file_operations s3c2410_gp io_fop s =
关键词 : 嵌入式 L inux;设备驱动程序 ;内核模块 ; GP IO 中图分类号 : TP39 文献标识码 : B 文章编号 : 1006 - 2394 (2009) 06 - 0012 - 03
D evelopm en t of GP IO D ev ice D r ivers in the Em bedded L inux
驱动的函数 。用户是通过设备文件同硬件打交道 ,以
系统调用的方式对设备文件进行操作 ,并通过完成 file
_op e ra tion s中的函数指针来把系统调用和驱动程序关
联起来 。
3. 3 注册模块
在 L inux中 ,为了使操作系统区别不同驱动程序
的标识 ,任何设备都必须有一个主设备号 。在本设计
L inux提供了一种全新的“模块 ”机制 ,可根据需 要在不必对内核进行重新编译的情况下 ,将可加载模 块动态地插入运行中的内核 ,成为内核的一个有机组 成部分 ;也可以动态地卸载已加载的模块 。
在 L inux操作系统中设备驱动程序是操作系统内 核与硬件设备之间的桥梁 ,它屏蔽了硬件的细节 (如 总线协议 、DMA 操作等 ) ,在应用程序看来硬件设备只 是一个特殊的文件 。
{ read: s3c2410_gp io_read,
write: s3c2410_gp io_w rite,
open:
s3c2410_gp io_open,
release: s3c2410_gp io_release,
ioctl:
s3c2410_gp io_ioctl,
c lo se:
s3c2410_gp io_close }。
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成部分 。对于一个特定的硬件设备来说 ,其对应的设 备驱动程序也是特定的 。 3. 1 设备驱动程序的组成
设备驱动在加载时首先需要调用入口函数 init2 module ( ) ,该函数完成设备驱动的初始化工作 ,比如寄 存器置位 、结构体赋值等一系列工作 ,其中最重要的一 个工作就是向内核注册该设备 ,字符设备调用函数 register_chrdev ( )完成注册 。注册成功后 ,该设备获得 了系统分配或向系统申请的主设备号 、自定义的次设 备号 ,并建立起与设备文件的关联 。设备驱动在卸载 时需要回收相应的资源 ,将设备的响应寄存器值复位 并从系统中注销该设备 。系统调用部分则是对设备的 操作过程 ,比如 open, read, w rite, ioctl等操作 。设备驱 动程序可以分成以下三个主要部分 。
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struct gp io_device s3c2410_gp io_dev =
{
s3c2410_GP IO _M INOR, / /次设备号
&s3c2410_gp io_fop s ,
/ /设备的 file _operations
}
由于设备驱动程序采用中断驱动 ,则可用 request
以模块化开发设备驱动程序 ,将块设备当成块序 列 ,以字节流的形式对块设备进行读写 , 需要解决的 接口函数为 file_operations结构 ,主要实现以下几个接 口函数 : open、read、w rite、ioctl等和二个加载和卸载模 块的系统函数 module_init和 module_exit。
实际上 ,全局数组 chrdevs是所有字符设备管理的 入口 ,数组的下标为具体某个字符设备的设备号 ,每个 数组元素描述了具体设备的设备驱动 。Chrdevs向量 表中的每一个条目 ,一个 device_ struct数据结构 ,包括 两个元素 :一个登记的设备驱动程序的名称的指针和 一个指向一组文件操作的指针 ,如图 2所示 。
Key words: em bedded L inux; device driver; kernel; GP IO
0 引言
2 设计思想
在嵌入式操作系统中 , L inux被广泛应用 。L inux 下设备驱动程序的编写要点是为相应的设备编写完成 相应功能的基本函数 ,然向虚拟文件系统 (VFS)注册 。 当应用程序需要对设备进行操作时 ,可以访问该设备 对应的文件节点 ,利用 VFS调用该设备的相关处理函 数即可 。
中为设备指定分配一个设备号 ,由以下语句实现 :
static int gmajor = 30; retv = register_chrdev ( gmajor, GP IO _name, &GP IO _fop s) ;
函数 register_chrdev在 < linux / fs. h >中定义 ,用
chrdev ( )函数 ,对于 s3c2410 的 GP IO 字符设备来说 ,
所用的函数是 : int gp io _ register ( struct gp io _ device 3
gp io) , gp io _ register ( ) 用主设备号 10 调用 register_
chrdev ( ) ,设备名称和函数表指针通过 gp io_device数
3. 4 注销模块
注销模块是和注册模块对应的操作 ,当卸载模块
时 ,系统将注销模块对应的设备 ,并释放主设备号 ,这
一操 作 可 以 在 模 块 的 清 除 函 数 中 调 用 unregister _
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2009年第 6期
嵌入式 L i nux中 GP IO驱动程序开发
李 涛 ,胡荣强 ,张亦敏 (武汉理工大学 自动化学院 ,湖北 武汉 430070)
摘要 : 结合嵌入式开发板 S3C2410的 GP IO 驱动程序的开发 ,对 L inux字符设备驱动程序的组成 、实现 、调试和发布方法进行了 详细地论述 。开发嵌入式 L inux下的设备驱动程序 ,可以更好地利用新硬件特性 ,提高系统访问硬件的效率 ,提供更多的功能 。
L I Tao , HU Rong2qiang , ZHANG Yi2m in
( School of Automation, W uhan University of Technology, W uhan 430070, China)
Abstract: The components, imp lementation and debugging of L inux character device drivers are discussed in detail combining w ith the development of GP IO driver on the S3C2410 embedded development board. Thus, we can take better advantage of new hardware features, imp rove the efficiency of accessing the hardware system and p rovide more func tiona lity.
3 设备驱动程序
驱动程序是指一组子程序 ,它屏蔽了底层硬件处 理细节 ,同时向上层软件提供与硬件无关的接口 ,在 L inux内核中占据极其重要的地位 ,是用来完成对物理 设备控制操作的功能模块 ,设备驱动程序控制操作系 统和硬件设备访问的交互操作 ,是操作系统的重要组
收稿日期 : 2009 - 03 作者简介 : 李涛 (1981—) ,男 ,硕士 ,研究方向为嵌入式软件开发 。
据结构获得 ;同样 , gp io_device数据结构还保存设备驱
动程序所使用的次设备号 。以下是在设备驱动程序代
码内注册 s3c2410的 gp io采用的函数调用 : gp io_ reg2
ister( &s3c2410 _ gp io _ dev) , 其中 数据 结构 s3c2410 _
gp io_dev是对 GP IO 硬件的内核访问 ,定义如下 :
(1) 自动配置和初始化子程序 。负责检测所需 驱动的硬件设备是否存在以及是否能正常工作 ,这部 分驱动程序仅在初始化时被调用一次 。
(2) 服务 I/O 就是请求子程序 ,是驱动程序的上 半部分 ,这部分是系统调用的结果 。
(3) 中断服务程序又称驱动程序的下半部分 ,设 备在 I/O 请求结束或其他状态改变时产生中断 。因为 设备驱动程序一般支持同一类型的若干个设备 ,所以 调用中断服务子程序时都带有一个或多个参数以唯一 标识请求服务的设备 。 3. 2 GP IO 驱动程序的开发流程
为设备驱动程序定义一个初始化函数 s3c2410 _
gp io_init( ) ,它在内核启动时被调用 。该函数做两项
工作 :获取设备中断和向内核注册 GP IO 字符设备 。
该函数允许设备驱动程序在设备安装时建立所需的数
据结构 。此外 ,还应向内核注册设备驱动程序接口 ,即
file _operations{ }结构 。标准字符设备使用 register_
字符设备是 L inux设备中最简单和常见的设备 , 应用程序可以调用与存取文件相同的系统来操作它 。 字符设备驱动在初始化时通过内核的 device_ struct结 构 。要根据设备功能的需要 ,编写 file_operations结构 中的操作函数 。每个设备驱动程序都对应一个 file _ operations数据结构 , file _operations是定义在 < linux / fs. h >中的函数指针数组 。对于字符设备而言 , file _ operations{ }就是唯一的函数接口 。设备驱动程序只 需要定义对自己有意义的接口函数 ,见图 1,设备驱动 模块动态挂载 、卸载和系统调用的全过程 。